赵红胜：感谢CUSPEA，给我提供了探索星空的机会

1979-1989年间，李政道、吴瑞（Ray Wu）、William von Eggers Doering和陈省身（Shiing-shen Chern）通过物理、化学、生化、数学四个中美博士生考试与申请项目（China-US PhD Examination and Application Programs, CUS-PhD-EA）选派1700余人赴美攻读博士，培养了大批顶尖人才。该系列访谈旨在通过展示这些校友在过去半个世纪中对中国乃至全球发展所做出的集体贡献，彰显这些项目不仅对中国，也对全球都具有划时代的历史意义。

我叫赵红胜，英国圣安德鲁斯大学教授，在那里工作已有20年。我1983年进入科大，当时只有16岁。我当初特别喜欢化学，可能因为化学成绩还不错，但是误打误撞去学了物理，还是近代物理方向。1988年，我通过李政道先生的CUSPEA项目前往美国哥伦比亚大学，在那里认识了李先生以及李先生的弟子，开始了我的第一份工作，关于超导。

墨子沙龙：CUSPEA这个项目是否影响您最终选择天文学作为毕生的研究方向？

赵红胜：CUSPEA这个项目，让我进入了哥伦比亚大学，当时哥伦比亚大学最著名的是粒子物理方向，因为李先生就是从事这一方向的。由于一些间接原因，我没有能够进入粒子物理方向。我觉得那个领域相对来说饱和了，后来找到了一个比较适合自己的领域，选择了相对基础但仍具有发展空间的天体物理问题，特别是与运动和引力相关的研究，尤其是有关运动和引力的方向。后来我一步步进入了现在的研究领域，CUSPEA间接地给我提供了一个探索星空的机会。

墨子沙龙：您曾提起您的第一篇论文（PRA）是李政道先生的学生Friedberg教授指导的，这个过程您除了学到很多静电场数值和解析计算的技巧，对您的科学思维和物理思想有什么样的启发？

赵红胜：有一段时间，我对计算机产生了兴趣，理查德·弗里德伯格（Richard Friedberg）便邀请我做一个计算课题，他教给我很多计算方法。Friedberg 提出了一个问题，在超导领域里，我们希望电子和电子构成对去运动，是否可以通过极化效应完全屏蔽电子和电子之间的相互作用。我对此产生了兴趣，做了大量推导和编程计算，然后找到了电子和电子在一个晶格里相吸的可能性，所以它们可以成对的类似波色子一样超导的运动。

这是我第一次从一个基础的泊松方程计算出发，到理解到它跟超导的关联，渐渐地感觉到一种科学研究的味道。提问题、解决问题、数学方法、计算方法，然后到研究它的物理意义的完整过程。这是我第一次从一个简单的计算训练，转变为具备科学研究的基本能力的过程。对我来说是一个非常好的训练，这个过程大概两三个月，在我还没有接触科研的时候，第一次接受系统训练，为我后来的研究奠定了一定的基础。

墨子沙龙：Friedberg教授的研究方法和科学直觉让您获得了李政道先生什么样的治学育人理念，可以给我们的观众分享一下吗？

赵红胜：理查德·弗里德伯格（Richard Friedberg）和李先生在前两年写过关于如何产生高温超导现象，如何降低电子和电子之间的斥力问题的两篇文章。他指导我们从不同角度继续深入这一问题的探索。这个问题的提出源于和李政道老师的讨论，而具体的计算工作由我来完成。李老师间接地协助我找到一个适当的科学问题，使我踏入科学的大门。这是我第一次学会如何思考一个问题，从解题到解决科学问题的蜕变。这是李先生给我留下的最大收获。李老师还通过许多间接渠道给予中国留学生指导，我们经常在电梯或走廊中遇到李老师，他十分平易近人，但当时我们作为学生较为拘谨，不太敢主动跟高手交流探讨。我相信现在年轻人会更主动，知道高手在场便积极探讨问题，寻求指导或推荐信。我们当初缺乏这种意识，所以也错过了一些更多地受到李先生启发的机会。

墨子沙龙：您认为您专业领域最大的成就是什么？可以用大众方便理解的方式跟观众介绍一下吗？

赵红胜：我专业理论主要是围绕着暗物质晕这个现象，关注其背后的物理原理。在三个不同阶段，我围绕三个不同的方向，写了一些有影响性的文章。最早的对于暗晕的理解，天文学家认为它是最简单的东西，一个比较黑、比较暗的东西。我的工作更多的是通过银河系恒星的运动以及互相的遮掩和透镜来解释已知的透镜现象。这是探索暗物质本质的一个方向。

还有一个方向是关于暗晕可能是基本粒子的，然后沿着这个方向，我研究了暗粒子之间必然会产生一定的相互作用，特别是正反暗粒子。这个黑洞周围的暗晕，可能被压缩成较为致密的状态，这样其湮灭产生的光会比预期的强很多倍。这是个量体运动，其强度与密度的平方成正比。所以我们没有观测到这些粒子就是一种反粒子，这促使我做了第三次转型。我认为暗晕的根本未必是那些超对称粒子，而更可能是一些低能粒子，或者是由低能粒子演化出来的场、轴子场等，或者是一种修改引力，所以我后面专注修改引力的研究。我推动了三个方向的发展。

墨子沙龙：可以给大众简单介绍天文学家是如何描述天体运动的？

赵红胜：首先牛顿通过万有引力公式，在天文学中对行星运动进行了验证，从此天体运动一直对物理的发展起到重要作用。刚刚我提到，暗晕本身就是源于恒星绕着银河系中心旋转速度过高这一现象，说明可能存在额外的物质，或者额外的引力来源。至于这一额外源究竟是什么，我们暂以“暗”来描述，但这只是一个性质上的概括，它显然不是一个字能够完全概括的，而需要一整套物理描述，例如其拉氏量，对光线的弯曲作用，以及与引力的相互作用，这些都是通过运动体现出来。

墨子沙龙：目前仍未找到暗物质相关线索，如果暗物质不存在，什么理论最有可能解释现在天体运动？

赵红胜：这是个非常好的问题，也是我们为什么还在持续研究，为什么觉得科学很有意思的一个问题。我们要是有了这个答案，我可能就退休了。暗物质非常重要，90%以上的宇宙中不均匀的引力大部分来自于这一现象，而不是来自简单的恒星引力。另一个现象叫暗能量，过去我们通常将其描述为一个均匀的场。所以它只影响背景，宇宙背景的膨胀使其加快或放慢。最近宇宙学家的观测和数据支持，暗能量本身不再是一个均匀的概念。我们的观测现实似乎代表一种偶合，即均匀的部分影响不均匀。它们是在共同的时间的变化，有可能空间的也在变化。我更倾向于认为，暗物质是宇宙当中某种场的不均匀变化，而暗能量则对应其均匀部分的描述。它们是一枚硬币的两面，缺一不可。

墨子沙龙：您对如今的年轻学生和科学家有什么样的建议？

赵红胜：我自己感觉我并非典型的科研工作者，随着研究的深入，我越来越觉得自己掌握的理论工具还不够。学习能力非常重要，也需要给自己留出一定的空间。我个人比较活跃，比较喜欢宽泛性，不太习惯长期停留在同一领域，也换过多个环境，从美国到欧洲，是不太典型的CUSPEA人。从科学思想上讲，我认为年轻人更重要的是具备一定的勇气和兴趣，去打破已有的科学定式。这些科学定式通常来自老师和课本，对我们形成一定约束，但其中很多内容都是可以在一定程度上被打破的。每一次打破，都能让我们发现一条新的规律。

内容整理：张晴皓